第二节 临床诊断中常用的血清酶类及其同工酶(当前章节内容组合)

一、肌酸激酶(CK)及其同工酶

肌酸激酶(CK)催化下列反应:

以前临床常习惯将此酶称为肌酸磷酸激酶(CPK),此名称不确切,目前国外已摒弃不用。此反应逆向反应速度约为正向反应速度6倍,与大多数激酶一样,Mg2+为它的辅基,需双硫键维持酶的分子结构。测定酶活性时必须加入巯基化合物,N-乙酰半胱氨酸(NAC)是目前最常用的激活剂。

CK作用生成的磷酸肌酸含高能磷酸键,是肌肉收缩时能量的直接来源,在3种肌组织和脑组织中含量最高。

CK是由两种不同亚基(M和B)组成的二聚体,这样正常人体组织常含3种同工酶,按电泳速率快慢顺序分别为:CK-BB(CK1),CK-MB(CK2)和CK-MM(CK3)。

除细胞质外,在心肌、骨骼肌和脑等组织细胞的线粒体内还存在另一种结构不同的CK,它也是二聚体,常简写为CK-MiMi,电泳时速度最慢,故命名为CK4

【组织分布】

CK主要存在于骨骼肌、心肌、脑组织中,此外还存在于一些含平滑肌的器官如胃肠道,子宫内。而在肝、红细胞中含量极微或者没有。

骨骼肌无论在每克组织含量(328U/G湿重)还是绝对含量上都大大超过其它组织和器官。其中主要为CK-MM,不含CK-BB,仅有少量CK-MB(<3%)。心肌中CK虽只有骨骼肌的1/10(313U/G湿重),但CK-MB占CK总量的14%-42%,这在人体中是绝无仅有的。脑组织以及其中含平滑肌器官中的CK则几乎全部是CK-BB,它同时也是人胚胎中CK的主要存在形式。

【生理变异】

年龄、性别和种族对CK含量都有一定影响。

新生儿CK常为正常成年人的2-3倍。可能与分娩时骨骼肌损伤和缺氧有关,过6-10周可逐步下降接近成年人值。

CK含量和肌肉运动密切相关,其量和人体肌肉总量有关,男性参考值高于女性可能与这点有联系。国外调查,白种男性CK均值只为黑种人的66%,可能与种族有关,但也不排除两个人种之间体力劳动的差别。

【标本的采集、处理和贮存】

虽然红细胞中不含CK,但含有大量腺苷酸激酶(AK),目前常用的测CK的酶偶联法的反应体系中含有ADP。AK催化下列反应:

生成的ATP在指示酶6-磷酸葡萄糖脱氢酶作用下,可使NAD+生成NADH,340nm处吸光度升高,引起CK人为地升高。为去除AK的干扰,不少试剂盒中加入AK的抑制剂二腺苷-5-磷酸(DAPP)和AMP。但也有些试剂中未加入DAPP,此时溶血标本将产生明显干扰。

除肝素外,其它常用抗凝剂都能抑制CK活性。如不能及时测定,可将血清放冰箱贮存,-20℃中可长期保存。

【参考值范围】

成年男性参考上限为180U/L(37℃),女性为130U/L(37℃)。

正常血清中用电泳法查不到CK-BB,CK-MB不超过5%,如用免疫法测CK同工酶,依方法不同结果有异,可参考有关文献。

【临床应用】

CK及其同工酶是目前世界上临床测定次数最多的酶,80年代初期统计分别达一亿次和一千万次。这是因为CK在骨骼肌、心肌和脑疾患时常明显升高,如同时测定同工酶还有助于疾病的鉴别诊断。表7-4是各种疾病时CK的变化。

此酶测定主要用于早期诊断AMI和判断溶栓治疗的疗效以及判断疾病预后,特别在无Q波型AMI,此时心电图无Q波变化,常需其它检查来协助临床医师诊断和鉴别诊断AMI。目前有些国外学者认为在诊断AMI不需要同时作许多酶,只要单测CK一项即可。这是因为:

⑴心肌细胞含有大量CK:按每克组织含酶量计算,CK超过天冬氨酸转氨酶(AST,即谷草转氨酶)和乳酸脱氢酶(LD)等。所以当发生AMI、心肌细胞坏死时,释放出来的CK量超过其它酶。

⑵CK由于分子量不大,而且大量存在于胞质中,所以在各种酶中最早进入血液:一般在AMI后4-8小时就可能超过参考值上限。LD由于分子量大(约为125000),故增高明显迟于其它酶。同样线粒体中的酶,如线粒体AST在血中浓度升高明显推迟。

表7-4 总CK和CK同工酶在疾病时的变化

疾病 总CK CK同工酶
急性心肌梗死(AMI) 常用酶中CK增高最早(4-8h),24h达峰值,2-3d恢复正常,中度升高,常在3000U/L以下 诊断AMI“金标准”(>6%),增高稍早于总CK(?),2-3天恢复正常
心肌炎(病毒性,风湿性) 急性期轻度升高,可达5倍正常上限 CK-MB可增高
心导管,冠状动脉造影 可有中度升高 一般无变化
运动试验) 可轻度升高 CK-MB正常
肌肉损伤(挫伤、手术,肌注药物、癫痫、酒精和毒素中毒,过度运动) 升高程度和损伤程度有关,严重病例可达10000U/L以上,肌注药物引起CK升高,一般不超过正常上限2倍,持续不超过一天 主要为CK-MM升高,CK-MB绝对值虽可升高,但百分比<6%
肌萎缩(Duchenne和Becker型) 有症状患者CK可达50倍正常上限,女性携带者CK可为3-6倍正常上限,可查CK以筛选携带者 有些患者也可出现CK-MB升高
多发性肌炎与肌炎 CK明显增高 主要为CK-MM
神经性肌肉疾患 CK正常 无变化
脑血管意外(脑出血,脑血栓) 部分患者血中和CSF中CK升高 CK-BB可增高
恶性肿瘤 约10%病例CK-BB升高
甲状腺功能低下 可高达50倍正常上限 主要累及CK-MM
Reye综合征 明显升高可在达70倍正常上限 主要为CK-MM
卧床患者 程度不等地下降 主要为CK-MM
甲状腺功能亢进 程度不等地下降 主要为CK-MM
激素治疗 个别患者可下降 主要为CK-MM
Ⅰ型巨CK血症 电泳位于CK-MB和CK-MM之间可能是CK和IgA,或IgG复合物
Ⅱ型巨CK血症 电泳位于CK-MM后面,为线粒体CK和其聚合体

(3)由于CK主要存在于肌肉组织中,其它脏器如肝、肾、血细胞中含量极微:在诊断AMI时,其特异性远比一般代谢酶如LD、AST等为高,特别是溶血标本对CK测定结果影响较小。

近年来国内外使用动态法测定酶活性,大大提高了CK测定的准确性和重复性,并且可以在很短时间(约5分钟)测定完毕,特别适合于急诊患者。但CK测定的局限性也很明显,由于CK大量存在于3种肌肉组织中,尤其是骨骼肌中CK含量不论按浓度含量或按全身总量计算都大大超过心肌。因此骨骼肌局部或全身疾病都很容易引起血中总CK活性升高。血CK的极度增高主要见于全身疾病。曾有一例横纹肌溶解症患者,血中CK含量高达100000U/L,而在AMI时,就是大面积梗死,血中CK含量也很少超过3000U/L。肌注某些药物也可能引起CK一过性升高,但一般不超过正常上限值的2倍,持续时间不超过1天。因此国外有些医院将CK参考值上限的2倍作为诊断AMI的判断值,以减少假阳性。尽管CK测定诊断AMI的灵敏度很高,但特异性却明显偏低,其假阳性率达15%-30%。CK在体内的半寿期明显比其它酶短,心肌组织一次梗死后,CK急剧升高并很快恢复正常(48-72小时),这样在亚急性心肌梗死时CK可能正常,但其它酶如AST,特别是LD很可能居高不下。

以往对CK诊断AMI常强调下列几点:①AMI发病后8小时内查血CK不高,不应轻易除外AMI诊断,并以此结果作为基础值,和以后测定值作比较,任何怀疑AMI者应尽早抽血送检;②发病后24小时CK测定结果临床意义最大,因为此时正当CK的峰值时间,如不超过正常值上限可排除AMI诊断;③发病后48小时内应多次测CK活性,如不出现一个典型升高和下降的过程,应怀疑AMI的诊断。

近年文献指出,某些AMI患者血中CK可以不超过正常值,特别是不超过参考值上限的2倍,这些病例又多见于无Q波心肌梗死。长期以来认为CK峰值高低对AMI预后判断有一定价值。

CK-MB由于大量存在于心肌组织中,其它组织和器官中含量很少,所以CK-MB是目前诊断AMI的一个极其可靠的生化指标,特异性可达95%乃至更高。一般认为其灵敏度比CK总活性稍差,但也有文献报道,约有12.5%AMI患者总CK不高,但CK-MB超过正常。

CK-MB测定方法和试剂盒很多,同一标本不同实验室往往结果不同。从测定原理来分,可分为测酶活性与酶质量两大类方法。第一类方法先用物理、化学和免疫等各种手段将CK-MB和其它同工酶分开,然后根据酶的催化活性测CK-MB浓度,用活性单位/升(U/L)或百分比报告结果。测酶质量方法则是利用CK-MB的抗原性,根据抗原抗体反应测CK-MB酶蛋白浓度,单位为μg/L。两者结果有时不一致,因为如酶变性失活但仍保留抗原性,此时用测酶活性的方法结果不高,但用测质量方法可以增高。80年代早期德国学者根据此结果认为AMI患者血中存在着灭活的CK。但最近用改进方法测CK-MB,发现两法差异不大。国内普遍使用测酶活性方法,目前较多使用电泳方法分离CK-MB。电泳法特点是准确可靠,当出现一些异常同工酶如巨CKⅠ、巨CKⅡ等,从电泳图谱上很容易发现,并可通过光密度计进行定量测定,不会将CK-BB和各种异常同工酶误认为是CK-MB而误诊。其主要缺点是灵敏度较差。

近年来国内一些单位用免疫抑制法测CK-MB,其原理为抗M亚单位的抗血清可以和CK-MM及CK-MB中的M亚单位形成抗原抗体复合物,从而完全抑制M亚单位的酶活性,因为正常血清中几乎无CK-BB,故将此值乘以2可以认为大致代表CK-MB的活性。此法简单迅速,缺点是特异性差,如患者血清中还存在着CK-BB或者异常CK时,都将出现假阳性。故可作为过筛试验,如有疑问时用电泳法核实。另外此法正常值明显高于其它方法。如Sclavo公司试剂盒的正常值为18U/L,而电泳等其它方法都是<5U/L。有人认为这是因为CK-MM还可以进一步分为若干亚型,一般抗MM血清对MM3抑制较好,但对MM1抑制较差,而正常情况下血中MM亚型的存在以MM1为主,故导致正常值明显偏高。AMI第一天血中以MM3为主,但第二天以后则以MM1为主,因此使用此类方法诊断AMI和解释结果时应谨慎。

国外从80年代初建立了多种测CK-MB酶质量的方法。应用最多的是美国Hybriteeh公司的ELISA方法,正常人在5μg/L以下,此法结果和电泳法相关良好。缺点是测定时间长达半天,只适合成批标本。近两年来应用单克隆技术制备出特异性极高的只和CK-MB作用的抗血清,并已有多种试剂盒供应。最近Deerson以CK-MB≥10μg/L以及CK-MB指数≥3.0(μg/UCK×100)为AMI诊断标准。CK-MB单克隆抗体方法简单,特异性高,是目前重点发展的方法,近来有人认为此法有助于不稳定型心绞痛的诊断,可惜国内应用不多。

CK-MB的局限性在于骨骼肌损伤时也可能释放出一定量的CK-MB。虽一般认为骨骼肌含有的CK-MB在总CK中不超过5%,但也有例外。Evans报道1例横纹肌肉瘤的CK-MB高达274U/L,占总CK的28%。因此当CK-MB增高时,临床也应考虑有无非心肌来源的可能性。

骨骼肌中有大量CK,所以CK明显升高(3000U/L)大都见于肌肉疾病。此时CK测定用于鉴别肌萎缩病因,如Duchenne型和Becker型肌萎缩患者,常在临床前期血中CK就可中度和高度增加。该病是伴性遗传,在75%女性Duchenne型肌萎缩携带者和50%女性Becker型肌萎缩携带者血中也可查到CK升高。此外各种原因(病毒,细菌和寄生虫)引起的肌肉感染性疾病都能引起CK升高。但由于神经疾病引起的肌萎缩症,CK常不增高。

脑中虽含有较大量CK,脑血管意义时有大量CK释放入组织间隙,但由于血脑屏障存在,只能在部分病例中查到血中和脑脊液中CK升高,以及出现CK-BB,但阳性率不高,这妨碍了CK在这方面的临床应用。

人胚胎期主要为CK-BB,有人根据“癌胚”理论,提出CK-BB可作为肿瘤标记物,可惜的是阳性率不高,只占恶性肿瘤的10%左右。

二、乳酸脱氢酶(LD)及其同工酶

乳酸脱氢酶(LD)酶催化下列反应:

乳酸脱氢酶(LD)酶催化反应:

不同方法测出LD结果差异较大,这是因为LD有5种不同的同工酶,每种同工酶的最适反应条件不同。例如同为催化乳酸变为丙酮酸,LD1的最适pH为9.8,而LD5的最适pH为8.8。很难找出一个测定血清总LD的最适条件,检验医师在解释测定结果时应加以注意。

LD催化反应是无氧糖酵解的最终反应,广泛存在于人体各组织中,故测总酶临床意义不大,但LD是由两种不同亚基(M,H)组成的四聚体,形成5种结构不同的同工酶,其中H型亚基中酸性氨基酸较多,电泳时负电荷多,因此电泳速率较快。按电泳向阳极泳动快慢,分别命名为LD1(H4),LD2(H3M),LD3(H2M2),LD4(HM3)和LD5(M4)。

【组织分布】

LD虽广泛存在于人体各组织中,但是不同组织中同工酶组成有差异,大致可分为三类:一类以LD1为主,心肌为此类代表,LD可占总酶活性50%以上,此外有红细胞等。另一类以LD5为主,以横纹肌为代表,此外有肝脏等。第三类以LD3为主,脾、肺为此类代表。LD主要存在于细胞质中,线粒体中未查到。

【生理变异】

血清LD高低和性别关系不大,婴儿酶活性可达成年人两倍,儿童和少年活性比成年人高10%-15%,血清LD同工酶目前常用电泳法测定,由于具体方法差异,各学者报告的结果出入较大,但在成年人存在着如下规律:LD2>LD1>LD3>LD4>LD5,值得注意的是有学者报告,部分正常儿童血中LD1可大于LD2

【标本的采集、处理和贮存】

由于血小板中也含大量LD,血清中和血浆所测LD有一定差异,一般都选用血清为测定标本,采血后应迅速分离血清,因红细胞中LD含量比血清高100倍以上,不宜用溶血血清为测定标本。

LD尤其是LD4和LD5与其它酶不同,不是热变性而是冷变性,在4℃贮存活性下降快于室温25℃,一般说25℃放2-3天LD活性变化不大,有条件者最好还是在采血后24小时内测定,标本应贮存于室温。

【参考值范围】

根据催化反应方向的不同,有两大类测LD方法,一大类为国际临床化学协会(IFFC)推荐方法,以丙酮酸为底物,其参考值范围为80-500U/L(37℃);另一大类以乳酸为底物,在我国应用较普遍,其参考值范围为50-150U/L。

【临床应用】

LD及其同工酶是临床上常用酶之一,尤其是LD同工酶和CK-MB是临床常规实验室最常测的两种同工酶。临床常用于诊断和鉴别诊断心、肝和骨骼肌的疾病。表7-5是LD及其同工酶在这些疾病时的变化情况。

表7-5 总LD和LD同工酶在疾病的变化

疾病 总LD LD同工酶
AMI 常测酶中,升高最慢(8-10h),但升高时间最长(5-10d),峰值可达10倍正常上限 LD1>LD2,并可持续到两周(部分病例总LD正常)
充血性心衰,心肌炎 可升高达5倍正常上限 LD1>LD2
巨细胞性贫血 可升高达5倍正常上限,治疗正确迅速下降 LD1>LD2
病毒性肝炎 部分病例可升高达5倍正常上限 LD5>LD4(部分病例总LD正常
肝硬化 常轻度升高 LD5明显升高,LD5>LD4
原发性肝癌 部分病例升高 LD5明显升高,LD5>LD4
梗阻性黄疸 不定 常LD4>LD5
肌肉损伤 视损伤程度不同而异 以LD5升高为主
肌萎缩 可高达10倍正常上限 以LD5为主
某些恶性肿瘤(白血病,结肠癌……) 可升高,个别病例高达5倍正常上限 以LD3为主,LD3>LD1
变异 某些病倒,电泳出现LD6,常显示预后不佳

实用中此酶用于诊断AMI,特别是亚急性AMI。在AMI时,LD由于分子量较大(125000),在常用酶中升高最迟,但其半寿期较长,增高持续时间可达5-10天,此时其它酶活性已恢复正常,在亚急性AMI诊断上有一定价值。可惜的是,LD总酶诊断AMI的特异性较差,很多其它疾病,此酶都升高。LD同工酶则不同,诊断特异性可达95%以上,仅次于CK-MB,甚至有学者认为,只要测此二同工酶,不需作其它酶学检查就可诊断AMI。LD同工酶的高特异性是因为人体各组织器官中LD同工酶的分布情况并不相同,除心肌外,只有少数器官如红细胞中的LD是以LD1为主,绝大多数的AMI患者血中的LD同工酶都可出现LD1>LD2变化,即所谓的“反转”(flip)类型变化,其持续时间甚至可超过总LD升高时间,达两周之久。临床上可见部分患者在恢复期,所有酶活性都降至正常,但仍有“反转”类型的LD同工酶变化,这些患者常有复发倾向,除AMI和心肌损伤,此种“反转”类型变化还见于溶血性贫血和巨细胞性贫血,但此类疾病在临床上不难与AMI相区分。

60年代临床上曾经用过所谓“α-羟丁酸脱氢酶”的测定来诊断AMI。实际上并不存在这种酶,所测的主要是LD1的活性,目前国外已较少测定此酶而改用更精确的测LD同工酶的方法。

其次,LD及其同工酶常用于肝脏疾病的诊断和鉴别诊断,由于肝细胞中主要为LD1,在肝实质病变时常出现LD5>LD4,但由于正常血清中LD5含量很少,不少病例就是出现同工酶异常LD5>LD4时,总LD活性仍为正常,故LD同工酶检查阳性率远高于总LD,一般在胆道疾患或梗性黄疸早期未累及肝实质时,不出现LD5>LD4,仍为LD4>LD5。值得注意的是,在骨骼肌疾病和损伤时,也会出现类似变化,临床上诊断各型肌萎缩也常测定LD及LD同工酶,早期常为LD5升高,但在晚期LD1和LD2也升高。

恶性肿瘤可由于肿瘤细胞恶性增长和坏死而引起血清LD升高,如转移到肝脏往往伴有LD4和LD5升高,此外一部分肿瘤,如白血病等常有LD3和LD4的增高。

三、氨基转移酶(ALT,AST)及其同工酶

氨基转移是氨基酸代谢中基本生化反应之一,在机体内存在着多达60种氨基转移酶,丙氨酸基转移酶(ALT)和天冬氨酸氨基转移酶(AST)是其中最重要的两种。

ALT催化下列反应:

ALT催化反应

AST催化下列反应:

AST催化反应

它们都需要磷酸吡哆醛(维生素B4)为辅基,不含磷酸吡哆醛的酶蛋白称为脱辅基酶蛋白,没有催化活性。血清除含有有活性的全酶外,还有部分不含磷酸吡哆醛的酶蛋白,如在测定前,先加入足量磷酸吡哆醛,所测血清转氨酶活性常有明显升高。

AST有两种受不同基因控制的同工酶分别存在于细胞质(c-AST)和线粒体(m-AST)中,而一般认为ALT不存在同工酶,我国学者证实在人组织和血清中也存在类似AST的两种同工酶,即细胞质ALT(c-ALT)和线粒体ALT(m-ALT)。

【组织分布】

AST广泛存在于多种器官中,按含量多少顺序为心脏、肝、骨骼肌和肾,还有少量存在于胰腺、脾、肺及红细胞中,肝中AST大部分(70%)存在于肝细胞线粒体中。

ALT也广泛存在于多种器官中,含量最多的不是心脏,而是肝,顺序为肝、肾、心、骨骼肌等,与AST相比,在各器官中含量都比AST少,肝中ALT绝大多数存在于细胞质中,只有少量在线粒体中。

【生理变异】

此二酶生理变异较小,性别、年龄、进食、适度运动对酶活性无明显影响,每天虽有生理性波动,但无统计学意义。

表7-6 ALT和AST在疾病时的变化

疾病 ALT AST AST/ALT
病毒性肝炎 随不同病期和严重程度而异,常明显升高,可达10-100倍正常上限 同ALT,但程度没有ALT明显,恢复到正常早于ALT <1.0
重症肝炎 不超过20倍正常上限,出现“肝疸分离” 增高程度常超过ALT >1.0
肝硬化 变化不定,常轻度增高 同ALT,但增高程度常超过ALT >1.0
右心衰竭合并肝溢血 正常或轻度升高,个别可高达10倍正常上限 增高程度常超过ALT >1.0
梗阻性黄疸 变化不足,常不超过5倍正常上限 同ALT 不定,常<1.0
Gilbert综合征 无变化 无变化
溶血性黄疸 无变化 无变化
AMI 正常或轻度升高 明显升高,与CK和LD相比,无何优点 >1.0
心肌炎 正常或轻度升高 急性期可轻度升高 >1.0
肌肉损伤 正常或轻度升高 可高达2-5倍正常上限 >1.0
肌萎缩 明显上升,可达8倍正常上限 同ALT >1.0

【标本的采集、处理和贮存】

红细胞中AST和ALT分别为血清含量的15倍与7倍,所以明显溶血标本不宜测此二酶。

宜采用血清为测定标本,此二酶在4℃冰箱中贮存一周,活性无明显变化,最好不要冰冻,因为在融冻时很容易破坏酶的活性。

【参考值范围】

一般临床使用方法中不加入磷酸吡哆醛,其参考值范围较加入磷酸吡哆醛的为低,ALT为5-40U/L(37℃),AST为8-40U/L(37℃)。

【临床应用】

根据此二酶在人体器官中分布情况,临床医师习惯将ALT用在诊断肝脏疾病,测定AST诊断AMI。在AMI时,不论在出现升高时间,还是升高持续时间,其变化介于CK和LD之间,无特殊价值,随诊断AMI的新试验日益增多,国外已建议不用。ALT在AMI时一般不增高或轻度增高,明显升高常说明有右心衰竭合并肝淤血,m-AST变化比总酶更慢,但其增高程度与坏死病变程度密切相关,是判断AMI预后的一个很好指标。

目前转氨酶测定主要用于肝胆疾病的诊断和鉴别诊断。ALT是我国目前测定次数最多的酶,假如能同时测定AST,并计算出文献上常提到的Deritis比值,即AST/ALT之比,在诊断和鉴别诊断上将是很有用的。

(一)丙氨酸氨基转移酶(ALT)

以前常简称GPT,近年来国外多以ALT为此酶缩写。ALT是我国测定次数最多的酶,这是因为我国肝炎较多,而肝是含ALT最丰富的器官,且大部分存在于肝细胞的胞质中。肝炎时,细胞膜通透性增加,由于肝细胞中ALT浓度约比血清高7000倍,只要有1/1000的肝细胞中的ALT进入血液就足以使血中ALT升高1倍,故此酶是肝损伤的一个很灵敏指标。肝炎时早在黄疸前期就升高,峰值可达数千单位,为正常上限的百余倍。一般而言在急性肝炎时,血清ALT活性高低与临床病情轻重相平行,又由于ALT半寿期较长,往往是肝炎恢复期最后降至正常的酶,是判断急性肝炎是否恢复的一个很好指标。此外在慢性肝炎特别是慢性活动性肝炎ALT也经常升高。因此临床医师对急慢性肝炎患者经常检查ALT并据此诊断和判断病情。

应注意两种情况,重症肝炎时由于大量肝细胞坏死,此时血中ALT可仅轻度增高,临终时常明显下降,但胆红素却进行性升高,即所谓的“胆酶分离”,常是肝坏死征兆。另一种情况是少数人血清中ALT长期持续升高,肝穿无明显病理改变,预后良好,对此现象目前仍在研究之中。

肝炎时ALT常有明显变化,但不能反过来认为凡ALT升高者就有肝炎,其它肝胆疾病如胆石症、胆囊炎、肝癌和肝淤血时也可升高。由于肝脏以外不少器官也含有ALT,因此在AMI、多发性肌炎、急性肾盂肾炎等患者血中ALT也可升高,但一般而言,这些疾病ALT升高很少超过正常上限10倍,常以400U/L为界,超过此值绝大多数可诊断为肝炎。但也有例外,有人报告个别肝淤血、胆石症等患者可超过此界,但在这种情况时,ALT变化往往很快,过几天复查,ALT就可降至400U/L以下。

(二)天冬氨酸氨基转移酶(AST)

以前常简称GOT,现多以AST为缩称,既往认为AST主要存在于心肌中,主要用于诊断AMI。但目前由于AST在AMI时升高迟于CK,恢复早于LD,故诊断AMI价值越来越小,国外不少学者认为诊断AMI,完全可以不测AST。

另一方面肝中AST含量虽低于心肌,但绝对含量(U/mg)仍高于ALT。肝中AST和ALT含量比值约为2.5:1.0。只是由于ALT主要存在于细胞质中,AST主要存在于线粒体中,病变较轻的肝脏疾病如急性肝炎时血中ALT升高程度高于AST,但在慢性肝炎,特别是肝硬化时,病变累及线粒体,此时AST升高程度超过ALT。故在国外对疑是肝炎患者常同时测AST和ALT,并计算AST/ALT比值,正常约为1.15,急性肝炎第1、2、3和4周分别为0.7、0.5、0.3和0.2。如比值有升高倾向,应注意有无发展为慢性肝炎可能,慢性肝炎时可升到1.0以上,肝硬化时可达2.0,此比值对判断肝炎的转归特别有价值。

四、碱性磷酸酶(ALP)

碱性磷酸酶(ALP)是指一组底物特异性很低,在碱性环境中能水解很多磷酸单酯化合物的酶,需要镁和锰离子为激活剂。近年为认为ALP真正作用是将底物中磷酸基团转移到另一个含羟基基团化合物上,磷酸乙醇胺有可能是ALP在体内作用的底物。

ALP确切的生理作用目前仍不十分清楚,一般认为骨中ALP和骨的钙化作用密切相关,成骨细胞中的ALP作用产生磷酸,与钙生成磷酸钙沉积于骨中。ALP还广泛存在于肝细胞血窦侧和胆小管膜上、肾近侧曲管刷状缘和小肠粘膜的微绒毛,据此推测它可能还与物质的吸收和运转过程有关。

各器官的ALP在理化性质都有些差异,临床上长期认为存在着肝、骨、小肠和胎盘等ALP,在病理时还可能出现“高分子”ALP,以及一些和肿瘤有关的变异ALP,如Regan、NagaoALP等。深一步研究发现这些ALP主要受3个基因位点控制,相应生成3大类ALP,即小肠、胎盘和组织非特异ALP,后者包括临床上所谓的骨、肝、肾等组织器官,它们的氨基酸结构类似,抗原性无差别,这些酶电泳速率和对不同抑制剂反应差异来自ALP中所含糖基的不同。

【组织分布】

ALP广泛存在于机体各组织器官中,按每克湿组织ALP含量多少排列,顺序为肝、肾、胎盘、小肠、骨等。

【生理变异】

总论中已经提到ALP变化与年龄密切相关,简言之,新生儿ALP略高于成年人,以后逐渐增高,在1-5岁有一次高峰,可达成年人上限2.5-5倍,以后下降,到儿童身长增高期又再次上升,第二高峰在10-15岁之间,可达成人上限4-5倍。20岁后降至成年人值,到老年期又轻度升高,可能与生理性的激素变化有关。

孕妇血清ALP在妊娠3个月即开始升高,9个月可达峰值,约为正常值的2倍,ALP升高可维持到分娩后1个月,升高的ALP来自胎盘,和胚泡壁的细胞滋养层的发育程度直接相关。

高脂餐后,血清ALP活性升高,尤以血型为O型或B型的分泌型(唾液中可分泌血型抗原者)人群更为突出,增高的ALP多为小肠ALP。

【标本的采集、处理和贮存】

为避免脂肪餐的影响,宜空腹采血,除肝素外,其它常用抗凝剂可与Mg2+作用,引起ALP活性下降。最好用血清为测定标本,红细胞膜上有ALP,明显溶血标本会干扰测定结果。

ALP在室温和冰箱放置后,活性逐渐升高,可增加5%-10%。冷冻血清融冻后,其中活性开始偏低,以后慢慢升高。所以应在采血当日就测定ALP活性。

目前常用的冻干质控血清,复溶后ALP活性常有一个活性升高过程,有些制品复溶24小时后,活性可升高50%-100%,使用时应加以注意。

【参考值范围】

ALP测定结果与所用方法种类和测定温度密切相关,就是同一底物,因缓冲液不同,其结果可有2-3倍差异,目前国内应用较多的方法中以磷酸对硝基酚为底物,2-氨基-2-甲基丙醇为缓冲液,在37℃测定时,成年人参考值范围为20-110U/L。

ALP在不同年龄人群中有较大差异,在以上有关章节中已加以论述,解释结果时必须加以注意。国外文献指出ALP虽然有较大的人群差异,但是个体间差异很小。有条件应将测定结果与被测者的“正常值”进行比较。

【临床应用】

ALP早在本世纪30年代就用于临床,是临床医师非常熟悉的酶之一,在70年代前ALP是世界上临床测定次数最多的酶,主要用于骨骼和肝胆系统疾病的诊断和临床鉴别诊断,可参见下表:

表7-7 碱性磷酸酶在疾病时的变化

(缺)

ALP和骨化过程密切相关,很多骨骼疾病如变形性骨炎(Paget病)、副甲状旁腺功能亢进、佝偻病、软骨症、原发性和继发性骨肿瘤、骨折和肢端肥大症的患者血中ALP都可升高,尤其是变形性骨炎,增高非常明显,可达正常上限值的50倍。此病在我国少见,我国常用于早期诊断佝偻病和软骨病,ALP升高早于血钙、磷变化以及X线检查,是一个很灵敏的诊断指标,但应注意骨质疏松患者血中ALP一般都在正常范围内。

目前ALP测定主要用于黄疸的鉴别诊断,阻塞性黄疸时血清ALP常早期明显升高,甚至可达正常上限值的10-15倍,在完全阻塞性黄疸病例中,80%病例血中ALP超过正常上限5倍。一般而言血清ALP持续低于正常上限值2倍时,阻塞性黄疸可能性较小,肝性黄疸时ALP轻度升高,一般不超过正常上限的2-3倍,约有半数原发性肝癌血中ALP升高,升高程度也常较明显,甚至可达正常上限值的15-20倍。如在无黄疸肝脏疾病人血中发现有ALP升高应警惕有无肝癌可能。

ALP升高还可见于其它疾病,如急慢性胰腺炎、慢性肾衰、肠梗塞、肺梗塞等疾病,但无太大临床价值,某些药物如孕激素、雌激素、胎盘白蛋白等也可引起血中ALP升高。

血ALP下降见于甲状腺功能低下、恶性贫血和遗传性碱性磷酸酶减少症等。

五、γ-谷氨酰基转移酶及其同工酶

γ-谷氨酰基转移酶(GGT)是一种底物特异性不高的酶,可作用于一系列含谷氨酰基的化合物。在体内可能催化下列反应:

γ-谷氨酰基转移酶催化反应

由于有多个多肽参与反应,历史上曾命名为γ-谷氨酰基转肽酶,简写为GGTP。

本酶为含SH基的糖蛋白,其生理功能尚不十分清楚。Meister认为细胞外游离氨基酸需通过γ-谷氨酰基循环的一系列生化反应方能进入细胞,位于细胞膜上的本酶起关键作用,与组织中氨基酸和肽的分泌吸收,合成过程有关。

不同器官GGT的理化性质有差异,用琼脂糖电泳可将GGT分为四个区带。但目前认为控制GGT的基因位点只有一个,上述差异是由于酶蛋白中糖基组成不同而引起。

【组织分布】

人体各器官中GGT含量按下列顺序排列:肾、前列腺、胰、肝、脾、肠、脑等。大部分酶与细胞的膜结构结合,例如在肝细胞胆管侧的细胞膜上。虽然此酶在肾脏含量最高,学者相信血清中GGT主要来自肝脏。

【生理变异】

年龄与妊娠与否对GGT影响不大,不似ALP常明显升高,如同时测此二酶,有助于临床医师判断肝脏是否有病变。

男性血中GGT含量明显高于女性,可能与前列腺有丰富的GGT有关。酗酒会引起GGT明显升高,升高程度与饮酒量有关,诊断疾病时必须排除这一因素。

【标本的采集、处理和贮存】

GGT是一个比较稳定的酶,室温中2天、4℃放1周活性无变化,-20℃可储存1年,红细胞中GGT含量很低,溶血对本酶测定干扰不大。

【参考值范围】

以γ-谷氨酰-3-羧基-4-对硝基苯胺和双甘肽为底物的动态法,在37℃测定,成年男性的参考值为7-56U/L,成年女性为0-30U/L。

【临床应用】

GGT在疾病时的变化可参阅表7-8:

表7-8 γ-谷氨酰基转移酶在疾病时的变化

增高 无变化
胆道疾病 明显增高,可达5-30倍正常上限 骨疾患
(胆石症、炎症) 阳性率高,为85%-93% 妊娠
肝实质疾病(肝炎,肝硬化) 轻度增高,可达2-5倍正常上限
肝癌(原发,继发) 明显增高且阳性率高
诱导作用 轻度升高,停药后降至正常
(乙醇,苯巴比妥,抗抑郁药,抗癫痫药,含雌激素避孕药

GGT测定在我国临床应用很广,可能是因为我国肝脏疾病发病率高,而GGT又是肝胆疾病中阳性率最高的酶。德国内科学会通过对13000例肝胆患者调查,发现95%病例GGT升高,其次才是ALT,阳性率为83%,第三位是胆碱酯酶,如同时测此三种酶,阳性率可达99%。

胆道疾病如胆石症、胆道炎症、肝外梗阻时,GGT不仅阳性率高,而且升高明显,可高达正常上限的5-30倍,肝脏实质疾病如肝炎、脂肪肝、肝硬化时GGT一般只是中度升高(2-5倍),这点有助于肝胆疾病的鉴别诊断。

GGT又是诊断恶性肿瘤有无肝转移的一种很有用的试验,肿瘤患者如GGT升高常说明有肝转移可能。

当ALP升高时,同时测GGT有助于鉴别ALP的来源,如GGT正常说明此时ALP升高常来自肝外的器官,如骨骼疾病等。

临床在使用GGT时一定要注意它是一种诱导酶,不少药物能使血中GGT活性升高,如巴比妥类药物、抗癫痫的苯妥英钠、抗抑郁症的三环化合物、抗热解痛类的对乙酰氨基酚可引起GGT升高;抗凝药香豆素、含雌激素的避孕药以及治疗血脂升高的氯贝丁酯(法脂乙酯)都可引起GGT轻度升高。还有酗酒可使其升高,这些因素限制了此酶的应用价值。医师在应用此酶诊断疾病时,必须先除外这些非病理因素引起GGT增高的可能,国外有些国家由于酗酒人多,以致不测或少测此酶。

六、淀粉酶(AMY)及其同工酶

AMY对食物中多糖化合物的消化起着重要作用。作用于多种糖化合物,如淀粉、糖原等。它不同于植物中的β-淀粉酶,仅作用于多糖化合物的末端,α-淀粉酶可以随机作用于多糖化合物内部的α-1,4葡萄糖苷键,产生一系列分子不等的产物:糊精、麦芽四糖、麦芽三糖、麦芽糖和葡萄糖。

AMY是一种需钙的金属酶,其最适pH在6.5-7.5之间,卤素和其它阴离子有激活作用(Cl->Br->NO3->I-)。其分子量较小,约55ku,易由肾脏排出,尿中AMY活性浓度常高于血。

两个不同基因位点分别控制,并生成两种结构和抗原性有明显差异的AMY同工酶:一种由胰腺分泌,习惯上命名为胰腺淀粉酶(P-AMY);另一种主要来自唾液腺,常命名为唾液腺淀粉酶(S-AMY),但并不意味着只有唾液腺产生此种同工酶,其它器官如肺、骨、卵巢和甲状腺也能生成S-AMY。

【组织分布】

机体中胰腺含AMY最多,由腺泡细胞合成后通过胰管分泌入小肠,唾液腺也分泌大量AMY入口腔开始消化多糖化合物,此外AMY还见于卵巢、肺、睾丸、横纹肌和脂肪组织中,在某些肺癌和卵巢癌患者中可查到AMY升高,且主要为S-AMY,肝中AMY很少乃至没有。

【生理差异】

成年人血中AMY与性别、年龄、进食关系不大,新生儿AMY缺乏,满月后才出现此酶,逐步升高,约在5岁时达到成人水平,老年人AMY开始下降,约低25%。

尿AMY浓度由于受尿液浓缩或稀释的影响,随意留尿测定AMY的诊断价值受到一定限制,国外学者多建议留6小时或24小时尿液测其AMY总含量更为可靠。

【标本采集、处理和贮存】

有些实验室常用血浆作为标本测AMY,这样可以更快地报告结果。但由于AMY为需钙酶,大多数常用抗凝剂都将抑制AMY活性,还是以血清为标本较好。收集标本时必需注意避免唾液的污染,否则将引起假阳性。

AMY是一种很稳定的酶,室温中一周,4℃几个月酶活性都无变化。

【参考值范围】

国内大多数实验室仍使用苏木杰(Somogyi)的碘-淀粉呈色法,由于各实验室所用水解淀粉来源不同,不同实验室所测结果有所差异,但大多数血AMY都在200苏氏单位以下。

愈来愈多临床实验室使用人工合成基质,在自动生化分析仪上测定AMY,但目前尚无成熟的AMY推荐法,不同厂家出的试剂盒由于所用基质不同,结果很难一致,其参考值范围可参考各厂家说明书。

【临床应用】

临床上测定血清AMY主要用于诊断急性胰腺炎,此酶常在腹痛后2-12小时升高,20-30小时达到高峰,一般为正常上限值的4~6倍,最高可达40倍。此值的高低和疾病预后关系不大,但此值愈高,急性胰腺炎的可能性就愈大,约在3-4天内AMY活性恢复正常。急性胰腺炎时尿AMY也增高,且持续时间更长,但由于尿浓度还受尿液浓缩稀释影响,很难定出正常和病理界限,定时收尿测排泄AMY总量,结果虽较可靠但收集麻烦。国外学者认为测尿AMY诊断价值很小。临床医师有时要求测胸水或腹水中AMY活性,如显著升高说明此时急性胰腺炎病变累及胸、腹腔。

诊断急性胰腺炎时必需与其它急腹症相鉴别,可惜的是此时AMY也有不同程度升高,一般说来不超过正常上限的4倍或者500苏氏单位。此值常用作诊断急性胰腺炎的判断值,但也不是绝对的,个别急腹症患者AMY可超过此值,甚至达到2000苏氏单位。

唾液腺疾病如腮腺炎患者血AMY也可升高,但临床上不难鉴别,且主要为S-AMY升高,有别于胰腺炎以P-AMY升高为主。

国外报道在1%-2%人群中可出现巨淀粉酶血症,血中AMY和免疫球蛋白(IgG或IgA)形成大分子的复合物,临床化验特点为血中AMY持续升高,尿中AMY正常或下降。进一步检查可发现血中AMY分子量增高,此现象不和具体疾病有关,增高者也多无临床症状,注意应与病理性AMY升高相区分。

七、酸性磷酸酶(ACP)及其同工酶

酸性磷酸酶(ACP)是一组作用类似碱性磷酸酶的酶,不同点是最适pH偏酸,从pH4.5-7.0。

本酶生理作用还不十分清楚,主要存在于细胞的溶酶体中,是溶酶体的标记酶之一,推测此酶参加细胞中的分解代谢。

目前发现有4个不同的基因位点生成4类不同的同工酶,第一个基因位点生成前列腺ACP,其它组织仅有微量存在,有特异抗原性,用免疫学方法很易与其它ACP分开;第二个基因位点生成为溶酶体ACP,存在于细胞的溶酶体中;第三个基因位点生成为红细胞ACP,实际上不仅存在于红细胞中,还广泛存在于细胞质中;第四个基因位点生成ACP存在于破骨细胞和一些吞噬细胞,如肺泡的巨噬细胞,病理时还存在于高雪细胞和白血病的“毛细胞”中。

【组织分布】

它几乎存在于体内所有细胞中,虽然在细胞质中可找到ACP,但主要在于溶酶体,ACP主要组织来源是前列腺、红细胞和血小板。正常男性血清中1/3和1/2ACP来自前列腺,其余部分和女性血中ACP可能来自血小板或破骨细胞。

【生理变异】

男女性血中ACP含量无差异,新生儿ACP活性与成人相似,出生后1个月中血清酶活性甚高,然后随年龄的增长而逐渐下降,青春期又可出现一活性峰值,至20岁降至成人水平。

【标本的采集、处理和贮存】

常用抗凝剂抑制ACP活性,以血清为测定标本较好。

ACP是常用酶中最不稳定的一个,尤其在37℃和偏碱性时灭活更快,此时放置1小时,酶活性可丧失50%,如将pH降至6.5以下,酶比较稳定。最简单方法可按1ml血清加入10%醋酸20μl酸化,此时酶在常温可稳定1天,4℃3天,-20℃稳定几个月。

【参考值范围】

不同方法参考值也不同,国外多推荐使用磷酸麝香草酚为底物的方法,因为前列腺ACP对此底物亲合度高,测定结果基本能反映ACP含量高低,此法参考值范围为0.5-1.9U/L,男女无差异。

【临床应用】

主要用于论断前列腺癌,由于酶不稳定,测定困难,目前正被其它前列腺癌标记物如前列腺特异抗原(PSA)所取代。